JP2690139B2 - 自動販売機の誘導加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はコーヒー等の缶飲料を誘導加熱してHOT販売
する自動販売機の誘導加熱装置に関するものである。

従来の技術 近年、誘導加熱技術を応用し、缶飲料を販売時に瞬時
加熱し、HOT販売する自動販売機が提案されている。こ
の種の自動販売機として特開昭53−76097号公報にみら
れるように、サーミスタ等の温度検出器で加熱中の缶飲
料の缶壁温度を検出し、その缶壁温度と缶飲料の液温と
の相関から所定のHOT販売温度まで加熱して販売するも
のがある。

発明が解決しようとする課題 誘導加熱装置を搭載した自動販売機は、缶飲料を販売
に備えてあらかじめHOT販売温度で保温しておくヒータ
ー式の自動販売機に比べて、缶飲料が選択されてから誘
導加熱するので、この誘導加熱している時間お客さまを
待たせてしまう。通常この時間を短くするために加熱出
力を可能な限り大きくするが、加熱出力を上げ過ぎると
誘導加熱される缶飲料の缶壁が焼けるので、加熱出力に
は上限がある。

実験では加熱出力を約2.8kwにしたとき缶飲料の塗装
の焼けが数10本に１本の割合で発生したので、加熱出力
の上限を2.5kwとし、加熱中の缶壁温度を温度検出器
（本実験では、特開昭53−76097号公報にみられるよう
なサーミスタによる接触式の温度検出器では接触の度合
いで被測定物の温度が同じでも温度検出値が異なってし
まうので、非接触式の焦電型赤外線センサーを用い
た。）で測定した結果、所定のHOT販売温度（58℃とす
る）の検出精度は約58℃±６℃で、ヒーター式の自動販
売機のHOT販売温度58℃±３℃に対して全く実用にたえ
ないものであった。

この検出ばらつきの原因は、加熱中の缶飲料内の液の
対流（沸騰の度合い）にある。高加熱出力（2.5kw）で
加熱した場合、沸騰の度合いが激しく温度検出器で検出
している缶壁の温度も第４図ａに示すように小刻みに上
昇，下降しながら上がってゆく。この沸騰による缶壁温
度の小刻みな変化が検出ばらつきの原因となっている。
一方、加熱出力を2.0kwに下げた場合第４図ｂに示すよ
うに、この缶壁温度の小刻みな変化の幅は少なくなると
共に温度勾配も小さくなるので、2.5kw時の検出精度約5
8℃±６℃に対して、検出精度は約58℃±３℃に向上し
た。

このばらつきの原因を第４図を用いて説明する。缶飲
料の温度は加熱時間に比例して上昇してゆき、その勾配
は加熱出力に比例する（図中、点線で示す）。缶飲料の
初期温度（保存温度）を30℃、HOT販売温度を58℃とし
てその時の缶壁温度をそれぞれT₀,T₁とする。この缶飲
料を加熱出力2.5kw（ａ）と2.0kw（ｂ）で加熱した時の
缶壁温度の様子が第４図であるが、加熱中の缶飲料内の
液の対流の影響が無いとすれば図中、点線で示したよう
に直線的に上昇する。この場合のHOT販売温度を検出す
るための缶壁温度T₁に達するまでの時間は内容量250gの
缶飲料に対して、加熱出力2.5kw（ａ）の場合、ta＝15
秒、2.0kw（ｂ）の場合、tb＝18.8秒であった。しかし
実際には、図中、実線で示すように加熱出力が大きいほ
ど液の沸騰による影響を受け缶壁温度は小刻みに上下す
る。このため、例えば、図に示すように加熱出力2.5kw
の場合、HOT販売温度58℃に達するにはta＝15秒加熱す
る必要があるのに、小刻みな上下動のために加熱時間が
ta′（＜ta）で缶壁温度がT₁に達してしまい、そこで加
熱を終了してしまうので適切なHOT販売温度にすること
ができなくなる。一方、加熱出力2.0kwの場合、液の沸
騰による影響は小さくなるので、前述したように検出精
度に約58℃±６℃と、約58℃±３℃の差が生じる。

このように加熱時間を短くするには加熱出力を可能な
限り（缶が焼けない程度に）大きくする必要があり、加
熱終了温度（HOT販売温度）を精度良く検知するには加
熱出力を下げる必要があるという相反する課題を有して
いた。

本発明は上記課題に鑑み、缶飲料を可能な限り短い加
熱時間で、適切なHOT販売温度まで加熱する自動販売機
の誘導加熱装置を提供するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の自動販売機の誘導
加熱装置は、缶飲料を誘導加熱する加熱コイルと、低周
波電力を高周波電力に変換する高周波電力変換装置と、
缶飲料の缶壁温度を検出する温度検出器と、温度検出器
からの検出信号に基づいて缶壁温度を判定する第１およ
び第２の温度判定手段と、第１および第２の温度判定手
段からの判定信号に基づいて高周波電力変換装置の加熱
出力を決定する加熱出力決定手段と、加熱出力決定手段
からの制御信号に基づいて高周波電力変換装置の出力を
制御する加熱出力制御手段を備えたものである。

作用 本発明は上記した構成により、加熱中の缶飲料の缶壁
温度を温度検出器で検出し、この検出信号から第１およ
び第２の温度判定手段で缶飲料の温度を判定し、この判
定信号に基づいて加熱出力決定手段で高周波電力変換装
置の加熱出力を決定し、この加熱出力決定手段からの制
御信号に基づいて加熱出力制御手段で高周波電力変換装
置の出力を制御することで、缶飲料を可能な限り短い加
熱時間で、適切なHOT販売温度まで加熱することを可能
としている。

実 施 例 第１図は本発明の一実施例を示す自動販売機の誘導加
熱装置の構成図である。１は缶飲料２を誘導加熱する加
熱コイルである。３は商用電源４を高周波電力に変換し
て加熱コイル１に供給する高周波電力変換装置である。
５は缶飲料２の缶壁温度を検出する温度検出器であり、
制御装置６内の第１の温度判定手段７および第２の温度
判定手段８に接続されている。制御装置６は第１の温度
判定手段７および第２の温度判定手段８と、第１の温度
判定手段７および第２の温度判定手段８で判定された結
果に基づいて高周波電力変換装置３の加熱出力を決定す
る加熱出力決定手段９と、加熱出力決定手段９からの制
御信号に基づいて高周波電力変換装置３の出力を制御す
る加熱出力制御手段10から構成される。また、加熱出力
制御手段10にはHOT販売スイッチ群11が接続されてい
る。

次に、缶飲料を可能な限り短い加熱時間で、適切なHO
T販売温度まで加熱する方法について説明する。例とし
て、缶飲料の保存温度が30℃、HOT販売温度が58℃とす
ると、加熱時間を短くするには加熱出力を上限（2.5k
w）まで上げれば良いが、それではHOT販売温度58℃の精
度が悪化（±６℃）してしまう。そこでこの検出精度を
考慮してある一定温度（50℃）までは上限の加熱出力
（2.5kw）で加熱し、それ以後は少し下げた加熱出力
（2.0kw）で加熱してHOT販売温度58℃の検出を精度良く
（±３℃）行うものである。

第２図は要部の具体的な回路の一例を示す。高周波電
力変換装置３は加熱コイル１に並列に接続された共振コ
ンデンサ12、スイッチング動作を行うパワースイッチン
グ半導体13、パワースイッチング半導体13に逆並列に接
続された逆導通動作のためのダイオード14、商用電源４
を全波整流するための整流器15およびコンデンサ16と、
入力電流検出回路17からの検出信号に基づいてパワース
イッチング半導体13の導通／非導通を制御する発振制御
回路18から成り、これはいわゆる、電圧型共振インバー
タ回路（図示せず）を構成する。制御装置６はマイクロ
コンピュータ19および周辺回路から構成される。19のマ
イクロコンピュータはCPU、ROM、RAMおよび入出力部を
有する、いわゆるワンチップマイコンである。20は缶飲
料２の缶壁温度を検出する温度検出器５からの検出信号
（アナログ信号）を二進符号化（デジタル信号）してマ
イクロコンピュータ19に出力するA/D変換器である。マ
イクロコンピュータ19の２つの出力端子01,02は高周波
電力変換装置３内の発振制御回路18に接続されている。
出力端子01からは高周波電力変換装置３を加熱／停止信
号が、出力端子02からは高周波電力変換装置３の加熱出
力切り替え信号（2.4kw/2.0kw）が出力される。また、
マイクロコンピュータ19にはHOT販売スイッチ群11が接
続されている。

次に、上記のように構成した自動販売機の誘導加熱装
置の動作を第３図のフローチャートを用いて説明する。

まず、HOT販売スイッチ群11からの販売開始のスイッ
チ入力があると（ステップ101）、マイクロコンピュー
タ19は出力端子01から発振制御回路13に加熱信号（Ｈレ
ベル）を、出力端子02からは2.5kw信号（Ｈレベル）を
送出し、これを受けて発振制御回路18は2.8kwの加熱出
力で高周波電力変換装置３を動作させ、缶飲料２の誘導
加熱を開始する（ステップ102）。次に、マイクロコン
ピュータ19はA/D変換器20を介して温度検出器５からの
缶飲料２の缶壁温度の検出信号を入力し（ステップ10
3）、この検出された缶壁温度が第１の設定温度（50
℃）に達したかどうか判定する（ステップ104）。そし
て、第１の設定温度（50℃）に達していない場合はその
まま2.5kwにて加熱を続け、第１の設定温度（50℃）に
達した場合は、マイクロコンピュータ19は出力端子02か
らは2.0kw信号（Ｌレベル）を送出し、これを受けて発
振制御回路18は2.0kwの加熱出力で高周波電力変換装置
３を動作させ、缶飲料２を誘導加熱する（ステップ10
5）。次に、マイクロコンピュータ19はA/D変換器20を介
して温度検出器５からの缶飲料２の缶壁温度の検出信号
を入力し（ステップ106）、この検出された缶壁温度が
第２の設定温度（58℃）すなわち、HOT販売温度に達し
たかどうか判定する（ステップ107）。そして、第２の
設定温度（58℃）に達していない場合はそのまま2.0kw
にて加熱を続け、第２の設定温度（58℃）に達した場合
は、マイクロコンピュータ19は出力端子01からは加熱停
止信号（Ｌレベル）を送出し、これを受けて発振制御回
路18は高周波電力変換装置３を停止させ、缶飲料２の誘
導加熱を終了する（ステップ108）。

上記実施例の構成によれば、第２の設定温度（58℃）
すなわち、HOT販売温度より低い値に設定された第１の
設定温度（50℃）までは缶飲料の焼けが発生しない上限
の加熱出力（2.5kw）で加熱し、第１の設定温度（50
℃）に達してからは少し下げた加熱出力（2.0kw）で加
熱して第２の設定温度の検出を行うので、缶飲料２を適
切なHOT販売温度（58℃±３℃）とすることができる。
また、加熱時間は内容量250gの缶飲料２が保存温度30℃
からHOT販売温度58℃まで上昇させるのに加熱出力2.5kw
で約15秒、2.0kwで約18.8秒に対して、第１の設定温度5
0℃で加熱出力を切り替えた場合、約16.1秒となり、１
秒程度の加熱時間の延長で適切なHOT販売温度（58℃±
３℃）で缶飲料２を販売することができる。

発明の効果 以上、実施例からも明らかなように本発明は、加熱中
の缶飲料の缶壁温度を温度検出器で検出し、この検出信
号から第１および第２の温度判定手段で缶飲料の温度を
判定し、この判定信号に基づいて加熱出力決定手段で高
周波電力変換装置の加熱出力を決定し、この加熱出力決
定手段からの制御信号に基づいて加熱出力制御手段で高
周波電力変換装置の出力を制御するように構成したもの
であるから、第２の温度判定手段で判定される温度（HO
T販売温度）より低い値で設定された第１の温度判定手
段で判定される温度までは缶飲料の焼けが発生しない上
限の加熱出力で加熱し、第１の温度判定手段で判定され
る温度に達してからは少し下げた加熱出力で加熱して第
２の温度判定手段で判定される温度（HOT販売温度）の
判定を行うので、缶飲料を可能な限り短い加熱時間で、
適切なHOT販売温度まで加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す自動販売機の誘導加熱
装置の構成図、第２図は本実施例の要部の回路図、第３
図は本実施例の誘導加熱装置の制御プログラムの一例を
示すフローチャート、第４図は異なる加熱出力での缶壁
温度の上昇のようすを示す特性図である。 １……加熱コイル、２……缶飲料、３……高周波電力変
換装置、５……温度検出器、７……第１の温度判定手
段、８……第２の温度判定手段、９……加熱出力決定手
段、10……加熱出力制御手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】缶飲料を誘導加熱する加熱コイルと、低周
   波電力を高周波電力に変換する高周波電力変換装置と、
   前記缶飲料の缶壁温度を検出する温度検出器と、前記温
   度検出器からの検出信号に基づいて加熱中の缶壁温度を
   判定する第１および第２の温度判定手段と、前記第１お
   よび第２の温度判定手段からの判定信号に基づいて前記
   高周波電力変換装置の加熱出力を決定する加熱出力決定
   手段と、前記加熱出力決定手段からの制御信号に基づい
   て前記高周波電力変換装置の出力を制御する加熱出力制
   御手段とを備えたことを特徴とする自動販売機の誘導加
   熱装置。